KR200215895Y1 - 박판용 초음파 자기 왜곡 변환기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 박판용 초음파 자기 왜곡 변환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 얇은 판재로 형성된 탱크나 대형의 원형탱크 외부표면에 초음파 변환기와 연결된 웨이브가이드에 가이드부재를 고정하여 발생되는 스케일(scale)을 한 부분의 방향이 아닌 사방의 방향에서 초음파를 발생시켜 스케일의 제거작업을 보다 효율적으로 할 수 있는 변환기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 장방형의 날개 모양으로 형성된 가이드부재는 변환기와 연결된 웨이브가이드에 일부용접되고, 상기 가이드부재는 사방의 방향으로 격자형태로 구성되어 구조물의 표면에 밀착시킨 후, 가이드부재의 하면과 구조물의 표면은 상호 완전용접되어 초음파발생기와 연결된 변환기에서 초음파의 전달이 용이하게 되는 특징이 있다.

Description

박판용 초음파 자기 왜곡 변환기{Ultrasonic magnetostriction transducer for thin plates}

본 고안은 박판용 초음파 자기 왜곡 변환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 얇은 판재로 형성된 탱크나 대형의 원형탱크 외부 표면에 변환기와 연결된 웨이브가이드에 가이드부재를 고정하여 발생되는 스케일(scale)을 한 부분의 방향이 아닌 사방의 방향에서 초음파를 발생시켜 케비테이션(cavitation)이 효율적으로 발생할 수 있는 변환기의 제공에 관한 것이다.

일반적으로 종래에는 설비의 표면에 초음파변환기와 연결되는 단일체의 변환기를 용접부착시켜 설비및 장치의 내부로 초음파가 전달되도록 함으로서 장치 및 설비의 내부에 발생한 스케일 및 슬라임을 제거하거나 발생을 억제하도록 하고 있다.

상기에서 초음파는 두께가 일정 이상일 경우 종파의 형태이거나 고체 내에서는 횡파나 전단파(剪斷波)가 될 수도 있다.

또한 초음파 중 어떤 것은 고체표면을 따라서 진행하는 레일리파와 가느다란 막대기와 물체의 절단면을 따라서 진행하는 램파가 있다.

초음파를 발생, 감지하는 방법에는 여러 가지가 있다. 이중 가장 널리 쓰이는 것은 압전 변환기를 사용하는 것인데, 이들은 고주파의 교류 기장이나 전류를 기계적인 진동으로 변환시킨다.

그리고 초음파는 매체 내에 변형을 일으키는지의 여부에 따라 고출력, 저출력 초음파로 구분된다.

진폭이 큰 초음파를 액체에 가하면 액체가 기포를 발생하여 급격한 유동이나 전단압력을 유발하는 충격파를 생성할 수도 있다.

상기 이러한 효과는 유탁액(乳濁液)의 생산, 물체의 표면 청소, 생물체 구조의 분해, 금속도금 과정의 촉매 등에 이용될 수 있다.

따라서 위와 같은 성질을 가진 초음파를 이용하여 여러 형태의 스케일 제거용 초음파 발생장치 및 기타 이용 장치가 개발되어 사용하고 있다.

상기와 같은 기술내용으로 본원의 기 출원된 실용신안출원제98-15907호(스케일방지장치의 초음파변환기)와 실용신안출원제98-15908호(스케일 및 슬라임방지용 초음파발생장치) 그리고 실용신안출원제98-15909호(초음파를 이용한 배관스케일 방지장치)에도 기술되어 있다.

상기와 같은 종래의 기술에서는 단일체의 초음파발생기와 연결되는 변환체와 변환체에 용접고정되어 대상물체와 고정되는 도파관상간의 연결성을 향상시켜 초음파의 전달효율을 증대시킬 수 있도록 한 것과, 단일체의 변환기를 용접고정한 플랜지를 체결함으로서 초음파가 배관내부에 원활하게 방사되도록 하여 배관스케일의 제거가 가능하게 되었다.

따라서 상기의 기술은 일반적으로 형성된 배관라인의 스케일 제거 작업에만 적합하게 만들어진 단점이 있다.

이는 단일체로 이루어진 변환기에서 발생되는 초음파가 한 방향의 고체표면을 따라서 진행하는 레일리파에 의해서 가능하다.

이 같은 기능이 있는 단일체로 형성된 변환기로는 면적이 큰 탱크나 대형의 원형탱크 표면에 초음파를 고르게 전달시키는 것이 불가능하여 스케일의 방지 및 제거작업과 기타 초음파 이용이 제대로 시행하지 못하는 문제점이 있었다.

또한 섬유공장에 사용되는 섬유가공설비의 복잡한 구조 및 박판에 종래의 방법과 같은 단일체의 변환기로는 완벽한 케비테이션의 발생이 어려운 문제와 함께 내부로 공급되는 높은 온도의 스팀으로 인하여 침전물이 내부에 늘어붙게 되어 직물 표면에 염색 등이 효율적으로 되지 못하는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 얇은 판재로 형성된 탱크나 대형의 원형탱크 외부 표면에 변환기와 연결된 웨이브가이드에 가이드부재를 고정하여 발생되는 케비테이션이 부분 방향이 아닌 사방의 방향에서 초음파를 발생시켜 스케일의 제거작업과 염색 등의 작업을 보다 효율적으로 할 수 있는 변환기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 단일체로 형성된 변환기와 일체로된 웨이브가이드 전면에 사방으로 형성된 동일한 형태의 장방형날개를 가진 가이드부재를 일부용접시켜 결합하는 수단과, 상기의 변환기는 여러 형태의 모양으로 될 수 있는 수단과, 상기 가이드부재와 고정되는 구조물의 결합은 일반용접으로 부착되는 것이다.

도 1은 본 고안의 기술이 적용된 초음파가 발생되는 장치의 사시도

도 2는 본 고안의 사용상태도

도 3은 보 고안의 또다른 사용상태도

도 4는 본 고안의 요부인 웨이브가이드에 가이드부재가 부착되는 상태의 사시도

도 5는 본 고안의 요부인 웨이브가이드의 단면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10. 초음파발생기 11. 변환기

12. 탱크 13. 원형탱크

14. 웨이브가이드 15. 가이드부재

16. 용접부 17. 구조물

이하, 첨부된 도면에 관련하여 본 고안의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안의 기술이 적용된 초음파가 발생되는 장치의 사시도이며, 도 2는 본 고안의 사용상태도이고, 도 3은 본 고안의 또다른 사용상태도이고, 도 4는 본 고안의 요부인 웨이브가이드에 가이드부재가 부착되는 상태의 사시도이고, 도 5는 본 고안의 요부인 웨이브가이드의 단면도이다

도시된 바와 같이 도 1은 본 고안의 기술이 적용된 초음파가 발생되는 장치의 사시도를 설명하고 있는 것으로 장방형의 날개 모양으로 형성된 가이드부재(15)는 변환기(11)와 연결된 웨이브가이드(14)에 일부용접된 상태로 형성되어 있다.

상기 가이드부재(15)는 사방의 방향으로 격자형태로 구성되어 구조물(17)의 표면에 밀착시킨 후, 상기 가이드부재(15)의 하면과 구조물(17)의 표면은 상호 용융되어 완전 용접된다.

도 2는 본 고안의 사용상태도를 설명하고 있으며, 원형의 탱크(13) 밑면에 다수의 가이드부재(15)가 부착된다.

상기 다수개의 가이드부재(15)와 연결된 웨이브가이드(14)는 변환기(11)와 일체로 되어 초음파발생기(10)와 연결되어 초음파를 전달하도록 하였다.

도 3은 탱크표면(12)에 다수개의 가이드부재(15)가 부착되고 변환기(11)에서 발생된 초음파를 전달하는 본 고안의 또다른 사용상태도를 보여주고 있다.

도 4는 본 고안의 요부인 웨이브가이드에 가이드부재가 부착되는 상태의 사시도를 설명하고 있으며, 각각으로 형성된 가이드부재(15)는 웨이브가이드(14)의 전면에 사방으로 하나씩 부착되게 된다.

여기서 각각으로 부착된 가이드부재(15)의 길이는 상기의 변환기(11)의 전체의 단면적 길이보다 크게 구성되는 구조이며, 상기 변환기(11)는 여러 모양(원형, 직사각형, 정사각형등)의 형태로 구성될 수 있다.

도 5는 본 고안의 요부인 웨이브가이드가 구조물에 용접된 상태의 단면도를 설명하고 있으며, 가이드부재(15)에 일부용접으로 연결된 웨이브가이드(14)의 밑면과 구조물(17)의 표면은 완전용접으로 고정시켜 웨이브가이드(14)에서 발생된 초음파의 전달이 용이하게 된다.

이와 같이 구성된 본 고안의 작용에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

통상의 배관스케일 방지장치 및 섬유가공 설비 등과 같이 구조물인 탱크나 원형탱크의 외부표면에 부착하게 된다.

상기에서 구조물인 탱크나 대형의 원형탱크 외부표면에 변환기(11)와 일체로 형성된 웨이브가이드(14)에 가이드부재(15)를 밀착시킨 후 완전용접하여 체결한다.

용접에 의해 구조물(17)의 표면과 웨이브가이드(14)의 밑면이 상호 용융되어 체결완료된 상태에서 초음파발생기(10)와 변환기(11)에 의하여 초음파가 발생하면 웨이브가이드(14)에 전달되고, 사방으로 형성된 가이드부재(15)를 통하여 초음파가 구조물인 탱크나 대형의 원형탱크 내부로 전달되는데 있어서, 상기 구조물의 전체면적에 골고루 초음파가 전달되므로 구조물의 내부에 생성된 스케일과 슬라임을 제거하게 됨과 함께 스케일 또는 슬라임의 생성을 억제하게 되고, 염색 등의 작업이 효율적으로 이루어지게 된다.

상기 과정에서 웨이브가이드(14)에 격자형으로 각각 부착된 다수의 가이드부재(15)는 초음파를 아주 효과적이고, 효율적으로 전달할 수 있도록, 구조물에 표면이 닿는 상기 가이드부재의 면적길이는 변환기의 면적길이 보다 크게 형성시킨다.

이는 초음파가 사방의 방향으로 고르게 전달될 수 있는 구조로 탱크나 원형탱크 내부 전체면적에 용이하게 전달되어 스케일을 제거하게 되는 것이다.

또한 진폭이 큰 초음파를 액체에 가하면 액체가 기포를 발생하여 급격한 유동이나 전단압력을 유발하는 충격파를 생성할 수 있도록 원형의 탱크(12) 밑면에 가이드 부재를 부착시킬 수 있다.

그리고 상기와 같은 기능이 있는 변환기와 가이드부재를 섬유공장에 사용되는 섬유가공 설비 구조에 설치하면 구조내부로 공급되는 높은 온도의 스팀으로 인하여 침전물이 내부에 늘어붙게 되어 직물의 염색에 있어서 효율이 떨어지는 것을 방지할 수 있으며, 염색에 의한 직물의 표면 상태를 더욱 부드럽게 하여 제품의 품질을 향상시키고, 직물에 내포된 염색물 및 호재의 제거가 매우 빠르게 진행되어 감량작업의 효율이 높게됨으로 인하여 생산성이 상승되는 특징과 함께 연료의 소비가 대폭 절감되는 장점도 있다.

이상과 같이 웨이브가이드에 사방으로 형성된 가이드부재가 긴밀한 상태로 결합되어 여러 형태의 구조물 표면에 완전용접방식으로 견고하게 고정결합할 수 있어 견고성을 향상시켜 초음파의 전달성이 우수하게 되므로 인하여 스케일의 제거는 물론 품질안정 등에 기여할 수 있도록 되는 특징이 있다.

이상과 같은 본 고안은 초음파발생기와 연결되는 변환기의 웨이브가이드에 가이드부재를 용접고정하여 구조물의 표면에 다수 부착시켜 초음파가 구조물에 사방으로 전달시켜 스케일과 슬라임제거와 함께 발생억제 및 섬유의 품질개선 및 에너지 절약에 기여할 수 있는 등의 효과를 가진다.

Claims (3)

1. 초음파발생기와 연결되는 변환체와 변환체에서 발생한 초음파를 대상물체에 방사하기 위한 통상의 초음파변환기에 있어서,

   단일체로 형성된 변환기의 웨이브가이드에는 동일한 형태의 장방형의 가이드부재가 일부용접으로 고정되는 수단과; 상기의 가이드부재는 초음파를 효과적으로 전달할 수 있도록 구조물에 닿는 가이드부재의 면적길이는 변환기의 면적길이 보다 크게되는 수단과; 상기 가이드부재와 고정되는 구조물의 결합은 완전용접으로 부착될 수 있도록 함을 특징으로 하는 박판용 초음파 자기 왜곡 변환기
2. 제 1항에 있어서,

   상기 변환기와 일체로 형성된 웨이브가이드는형태의 모양으로 이루어질 수 있도록 함을 특징으로 하는 박판용 초음파 자기 왜곡 변환기
3. 제 1항에 있어서,

   상기 웨이브가이드와 연결된 가이드부재에서 발생된 초음파가 탱크내부의 액체에 바로 전달될 수 있도록 탱크 밑면에 가이드부재를 다수 고정시킬 수 있도록 함을 특징으로 하는 박판용 초음파 자기 왜곡 변환기